Teilautomatisierte Flachwasser-
plattform zur simultanen
Über- und Unterwasserkartierung
Janko Petereit
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Motivation und Überblick
Präzise und aktuelle Gewässerkarten sind eine wichtige Voraussetzung für eine
sichere und effiziente Schifffahrt auf unseren Wasserstraßen. Der Kartierungs-
prozess befindet sich hierbei gerade im Wandel hin zu einer durchgehend digi-
talen Prozesskette. Am Beginn dieser Kette steht die Befahrung der Gewässer
und eine entsprechende Messdatenaufnahme. Der hierfür heutzutage etablierte
Prozess besteht jedoch aus einer großen Menge teils manueller Einzelschritte,
was in der Konsequenz bedeutet, dass die Kartierung sehr ressourcenintensiv ist
und die Zeitspanne zwischen zwei Messungen an einem gegebenen Ort somit in
der Regel recht groß ist.
Im Hinblick auf die zukünftige Digitalisierung der Wasserstraßen wurde am
Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB in
den vergangenen drei Jahren ein autonomes System entwickelt, welches in der
Lage ist, teilautomatisiert flache Gewässer (Flüsse, Seen, Häfen) simultan über
und unter der Wasseroberfläche zu kartieren. Auf diese Art und Weise kann eine
gemeinsame konsistente Karte der Gewässersohle und der Uferstrukturen er-
zeugt werden. Das entwickelte System wurde dafür mit einer Vielzahl von Senso-
ren ausgestattet: Ein Laserscanner und Videokameras erfassen Bäume, Brücken,
Ufer und Hindernisse aller Art. Mit einem Multibeam-Sonar erfolgt die hoch-
auflösende Unterwasserkartierung. Dazu kommen GNSS-Ortsdaten und eine
inertiale Messeinheit, die aufzeichnet, wie sich das Schiff im Wasser bewegt. Die
resultierenden Karten sind georeferenziert und bieten eine ganzheitliche Sicht
auf die Wasserstraßen und die sie umgebende Infrastruktur.
Die autonome Navigation für Überwasserschiffe ist ein intensiv erforschtes
Gebiet. Schiaretti et al. (2017) geben einen guten Überblick über 60 bestehende
Autonomous Surface Vessels (ASV) und ihre Fähigkeiten im Hinblick auf Auto-
nomie bis zum Jahr 2017. Clunie et al. (2021) und Iwen und Waz (2019) be-
schreiben erste Ansätze zur Kartierung mit ASVs sowie rudimentären Verfahren
zur automatischen Hindernisvermeidung.
u Wilsner-Verld
3and 102/2022 #@®@ DVW-SCHRIFTENREIHE
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